оставите их вместе на два месяца.
Валерий Рюмин, космонавт (1980)
Хотя большинство из нас думает, что космонавты – это сильные, выносливые и коммуникабельные люди, есть предположение, что идеальный член экипажа для полетов на Марс и за его пределы должен быть скорее интровертом. Люди, у которых снижена потребность в социальной стимуляции и которые наслаждаются одиночеством, могут оказаться гораздо более устойчивыми в психологическом отношении и лучше подготовленными к тому, чтобы справляться с изоляцией в миллиардах километров от дома.
Острова в небе
Наибольшее влияние длительное воздействие слабой гравитации оказывает на костно-мышечную систему. Без силы тяжести, превращающей массу тела в вес, мышцы быстро ослабевают и атрофируются, а кости истончаются и становятся ломкими. Всего за две недели космонавт может потерять 20 % своей мышечной массы. Эти потери включают в себя и сердечную мышцу, что может привести к проблемам с кровообращением при возвращении на Землю. Костной массы теряется около 1,5 % в месяц. Решением обеих проблем являются регулярные занятия спортом. Каждый день по два часа космонавты на МКС выполняют упражнения на беговой дорожке, тренажере с отягощениями и велотренажере с амортизирующими тросами, имитирующими действие силы тяжести.
Одним из способов борьбы с таким воздействием космоса на экипаж во время дальних полетов и в космических колониях является моделирование гравитации при вращении космического корабля или станции. Точно так же, как одежда прилипает к барабану стиральной машины под действием центробежной силы, на космонавтов во вращающемся космическом аппарате будет действовать сила, приковывающая их к его внутренней части. При правильно подобранной скорости вращения эта сила будет равна силе притяжения на поверхности Земли.
В 1970-е годы американский физик Джерард О'Нил описал космические колонии внутри вращающихся цилиндров – сделанных из материалов, добываемых на Луне, астероидах и других планетах, – вращение которых обеспечивает искусственную гравитацию. Каждый цилиндр имел диаметр 8 км и длину около 30 км. Их боковая поверхность состояла из протянувшихся по всей длине цилиндра шести полос равной площади, три из которых представляли собой сушу, а три другие располагались между ними и являлись гигантскими окнами, пропускающими солнечный свет. Совершая один оборот примерно за две минуты, такие цилиндры могли моделировать внутри земную гравитацию.
По мысли О'Нила, участки суши были сушей на самом деле – не научно-фантастическими космическими модулями, а реальной землей, где жители могли бы выращивать деревья и сельскохозяйственные культуры и даже домашний скот. Так колонии получили бы определенную степень независимости при минимальных поставках всего необходимого с Земли. Участки суши также позволяли бы жителям выходить «на улицу», что помогало бы им не сходить с ума в четырех стенах и значительно притупляло бы чувство оторванности от внешнего мира, часто возникающее в более традиционных космических местах обитания и наносящее вред психическому здоровью космонавтов. О'Нил полагал, что придуманные им колонии будут не просто аналогичны Земле, а «гораздо более удобными, продуктивными и привлекательными». Ученый считал, что они могут быть созданы даже с использованием технологий 1970-х годов, не говоря уже о тех, что доступны сегодня.
Как утверждал О'Нил, цилиндры следовало бы расположить на околосолнечной орбите в точке Лагранжа L5 (см. главу 3), на таком же расстоянии, что разделяет Землю и Солнце, но под углом 60° позади планеты на орбите вокруг нее. Цилиндры должны были быть соединены попарно и вращаться в противоположных направлениях, чтобы компенсировать момент импульса. Ось вращения каждой пары цилиндров стоило направить к Солнцу, а за каждой оконной полосой для отражения света установить большое изогнутое зеркало. Внутри колонии предполагалось наличие кислородно-азотной атмосферы и атмосферного давления, соответствующего примерно половине атмосферного давления на Земле на уровне моря. О'Нил подсчитал, что этого будет достаточно, чтобы заблокировать вредное космическое излучение, а также позволить цилиндрам поддерживать собственный климат. Окна должны были быть изготовлены из очень большого количества отдельных стеклянных панелей, чтобы при повреждении метеоритами или космическим мусором не составило труда заменить их без риска разгерметизации цилиндра.
Если вы не любите еду в самолете, то у вас, вероятно, будет такое же впечатление от еды на космической станции. Я бы не полетел в космос за едой.
Кристофер Хэдфилд, астронавт (2014)
В 2019 году на пресс-конференции Джефф Безос, основатель частной космической компании Blue Origin (и платформы Amazon.com), объявил о своей поддержке концепции колоний О'Нила, а не поселений на других планетах для окончательной колонизации космоса человеком. И в этом он прав. Внутри цилиндров можно контролировать гравитацию и погоду, вместо того чтобы заставлять колонистов бороться с инопланетными природными условиями. Также удастся избавиться от таких геологических катаклизмов, как землетрясения или извержения вулканов.
Терраформирование
В далеком будущем должна появиться и еще более радикальная возможность, которая сделает планетарные поселения привлекательнее. Процесс, названный терраформированием, подразумевает под собой глобальное преобразование бесплодной среды с целью сделать ее похожей на Землю. В буквальном смысле – создание второго дома вдали от первого. В терраформированном мире колонисты не будут нуждаться ни в скафандрах, ни в замкнутых средах обитания для жизни или выращивания продуктов питания – они создадут свою собственную планетарную биосферу.
Эту концепцию, название которой дословно переводится как «формирование Земли», предложил Карл Саган в статье, опубликованной в журнале Science в 1961 году, но писателями-фантастами она была исследована еще раньше. Первоначальная идея Сагана состояла в том, чтобы «заселить» атмосферу Венеры водорослями и таким образом зародить на планете органическую жизнь. Другие ученые предлагали запустить на орбиту между Венерой и Солнцем космический зонт, который защитил бы планету от солнечного жара и позволил бы ее атмосфере остыть. Тем не менее близость к Солнцу и тот факт, что планета находится во власти вышедшего из-под контроля парникового эффекта, приводящего к экстремальным температурам и гигантскому атмосферному давлению на ее поверхности, делают терраформирование Венеры поистине сложнейшей задачей.
Более подходящей целью может быть Марс. Научные данные свидетельствуют о том, что миллиарды лет назад здесь, весьма вероятно, был теплый влажный климат, способный поддерживать жизнь. Из всех планет Солнечной системы Марс сегодня, пожалуй, наиболее похож на Землю. В числе самых значимых его отличий – атмосфера (очень тонкая и состоящая в основном из углекислого газа, тогда как атмосфера Земли кислородно-азотная), температура поверхности (в среднем там около -60°С) и отсутствие заметного магнитного поля. Магнитное поле Земли выступает в качестве щита от космического излучения и, в частности, отражает частицы солнечного ветра. Некоторые ученые полагают, что именно солнечный ветер послужил причиной разрушения атмосферы Марса.